23 Prosiding Seminar Nasional Hamburan Neutron dan Sinar -X ke 8 Serpong, 4 Oktober 2011 ISSN : 1410-7686 PROGRESS REPORT REVITALISASI PERANGKAT KERAS SISTEM KONTROL SN1/TRIPLE AXIS SPECTROMETER Iwan Sumirat (*) , A. Ramadhani, Bharoto, Edy Santoso, Rifai M., Sairun, Irfan Hafid, Junaedi, Indarto PU, Nadi S. Bidang Spektrometri Neutron, Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir, BATAN Puspiptek Serpong, Tangerang 15314 (*) [email protected]Abstrak Pada tahun 2011 telah dilakukan proses upgrading perangkat keras untuk mengontrol sistem mekanik SN1/TAS (Spektrometer Neutron nomor 1/Triple Axis Spectrometer). Sistem mekanik SN1/TAS digerakan oleh 23 motor yang terdiri dari 21 stepper motor, 1 servo motor, dan 1 magnetic brake motor. Ke-23 motor tersebut diklasifikasikan ke dalam tiga sistem global yakni sistem mekanik monokromator, sampel, dan analiser. Perangkat keras yang baru, menggunakan PCI based Motion Controller menggantikan sistem lama yaitu ISA based Programmable Peripheral Inter- face PPI 8255. Satu set interface card telah dibuat sebagai antar muka antara sisem perangkat keras baru dengan sistem elektronik SN1/TAS yang terdiri dari sistem stepper motor driver, sistem hard limit switch, dan sistem solenoid valve. Perangkat keras baru telah dikarakterisasi melalui serangkaian pengujian pergerakan mekanis serta eksperimen hamburan neutron elastik. Dari hasil karakterisasi dapat disimpulkan bahwa perangkat keras yang baru telah berfungsi dengan baik, presisi, juga stabil sehingga dapat digunakan pada eksperimen-eksperimen hamburan neutron elastik untuk investigasi struktur kristal bahan. Kata Kunci : SN1, Triple Axis Spectrometr, motion controller, hamburan neutron elastik Abstract In 2011 the upgrading process of the hardware for controlling mechanical system of SN1/TAS was performed. The mechanical movements of SN1/TAS are driven by 23 motors which consists of 21 stepper motors, 1 servo motor, and 1 magnetic brake motor. All the 23 motors are classified into three global systems i.e. mechanical system of monochromator, sample, and analyzer. The new hardware uses PCI based Motion Controller as a replacement for the old system which was ISA based Programmable Peripheral Interface PPI 8255. One set of electronic card was built as the interface between the new sistem and the electronics system of SN1/TAS that consits of stepper motor drivers, hard limit switches, and solenoid valves. The new hardware was characterized through a series of mechanical movements testing and neutron elastic scattering experiments. The results indicate that the new hardware system is in well function, has a reasonable precision, and also stable so it can be used for neutron elastic scattering experiments to investigate crystal structure of materials. Keywords: SN1, Triple Axis Spectrometer, motion controller, neutron elastic scattering 1. PENDAHULUAN Neutron Triple Axis Spectrometer - TAS, merupakan satu dari tujuh instrument hamburan neutron yang ada di Bi- dang Spektrometri Neutron, Pusat Teknologi Bahan Indus- tri Nuklir, BSN PTBIN BATAN 1 . TAS di Batan tersebut diberi kode sebagai SN1 yang bermakna sebagai Spek- trometer Neutron nomor 1. SN1 diinstal pada tahun 1992 di Experimental Hall (XHR) Reaktor Serbaguna G. A. Siwabessy 2 . SN1 memanfaatkan neutron termal yang memiliki energi sebesar 25 meV yang berorde sama dengan energi-energi eksitasi dari atom-atom zat mampat (condensed matter) 3 sehingga dapat digunakan baik untuk investigasi struktur kristal maupun dinamika kisi bahan kristalin. Selain itu, neutron memiliki spin ½ yang memungkinkanya dapat berinteraksi dengan spin inti atom maupun spin orbital elektron untuk keperluan investigasi struktur magnetik bahan 4 .
5
Embed
PROGRESS REPORT REVITALISASI PERANGKAT KERAS SISTEM ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-7686-2011-1-023.pdfSISTEM KONTROL SN1/TRIPLE AXIS SPECTROMETER Iwan Sumirat(*), A.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
23
Prosiding Seminar Nasional Hamburan Neutron dan Sinar-X ke 8
Serpong, 4 Oktober 2011
ISSN : 1410-7686
PROGRESS REPORT REVITALISASI PERANGKAT KERAS
SISTEM KONTROL SN1/TRIPLE AXIS SPECTROMETER
Iwan Sumirat(*), A. Ramadhani, Bharoto, Edy Santoso, Rifai M., Sairun, Irfan Hafid, Junaedi, Indarto PU, Nadi S.
Bidang Spektrometri Neutron, Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir, BATAN
__________________________________________________________________________________________________ Progres Report Revitalisasi Perangkat Keras Sistem Kontrol SN1 / Triple Axis Spectrometer
26
No Card
#
Sum-
bu MOTOR STEP/SCALE TESTED
1 0 X Y_S -500/mm OK
2 0 Y X_S +500/mm OK
3 0 Z RY_S -850/° OK
4 0 A RX_S -710/° OK
5 0 B THETA_S -500/° OK
6 0 C 2THETA_S -500/° OK
7 0 D THETA_A -500/° OK
8 0 E 2THETA_A -500/° OK
9 1 X CM (Monoc. Crystal
changer) 2000/° OK
10 1 Y RX_M2 (RX_M) 500/° OK
11 1 Z Y_M 1000/mm OK
12 1 A X_M 1000/mm OK
13 1 B OMEGA_0
(OMEGA_Heusler) OK
14 1 C THETA_M 800/° OK
15 1 D OMEGA_2 (OMEGA
Monoc #2) 500/° OK
16 1 E OMEGA_1 (OMEGA
Monoc #1) 500/° OK
17 2 X M_2 à SPARE (for Air Compressor Analyzer Table)
18 2 Y M_3 à SPARE (for Air Compressor Detector Table)
19 2 Z RX_A -500/° OK
20 2 A RY_A -500/° OK
21 2 B M_1 à SPARE (for Air Compressor Sample Table)
22 2 C OMEGA_A -500/° OK
23 2 D RY_M1 (RX_MHeusler) OK
24 2 E X_M2 (X_MHeusler) OK
25 SER-
VO - 2THETA_M Max 20°/min OK
26
AC
MA
GNE
TIC
BRA
KE
- Heusler ßà Non Heusler 1250/1500 RPM,
30 MIN OK
Table 2. Nilai-nilai Step per Pulse motor-motor TAS.
6. Data hasil eksperimen
6.1 Kalibrasi panjang gelombang neutron
monokromatis
Untuk menguji apakah sistem perangkat keras baru telah
berfungi sebagaimana yang diharapkan, dilakukan eksperi-
men hamburan elastik berupa kalibrasi panjang gelombang
neutron monokromatis dari SN1/TAS. Kalibrasi panjang
gelombang dilakukan pada kondisi sebagai berikut:
1. Kristal monochromator: Ge(220)
2. Sample: serbuk standar Ni dan Si.
3. Software analisis/refinement: FullProf.2k9, versi 4.8
4. Ekspekatsi panjang gelombang: 1.392 ± 0.01 ang-
strom
Pola difraksi dengan hasil refinement untuk sampel
standar serbuk Ni dan Si ditunjukan pada gambar 5.
Gambar 5. Fullprof refinement untuk sampel standar
serbuk Ni (atas) dan Si (bawah)
Dari hasil refinement baik pada data difraksi sampel Ni
maupun Si diperoleh nilai panjang gelombang neutron
monokromatis sebesar 1.392 Angstrom. Nilai panjang
gelombang ini sesuai dengan hasil kalkulasi teoritis
berdasarkan nilai posisi sudut hamburan monokromator
dan lattice parameter dari kristal monokromator.
6.2 Hamburan elastik pada kristal tunggal
Dengan menggunakan nilai panjang gelombang hasil
kalibrasi di atas, dilakukan eksperimen hamburan elas-
tik menggunakan sampel kristal tunggal Cu dan Si.
Eksperimen-eksperimen ini dilakukan sekaligus untuk
memverifikasi keandalan sistem perangkat keras yang
baru untuk melakukan real experiments. Puncak
difraksi Bragg untuk sample kristal tunggal Cu bidang
(200) dan (111) serta Si bidang (111) dan (331), mas-
__________________________________________________________________________________________________ Progres Report Revitalisasi Perangkat Keras Sistem Kontrol SN1 / Triple Axis Spectrometer